DE102012004205B4 - Breathing circuit device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Atemkreislaufgerät mit einer Atemkreisleitung, einem CO2-Absorber (6) in der Atemkreisleitung und mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung des Atemgases nach Austritt aus dem CO2-Absorber. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kühleinrichtung eine Wärmepumpe mit einem Kompressor (33) zur Verdichtung eines Kühlmediums, einem Kondensator (30), der das verdichtete Kühlmedium aufnimmt, kühlt und dabei Wärme an die Umgebung abgibt, und mit einem Kühlkörper (8) aufweist, der das gekühlte Kühlmedium aufnimmt und in Wärmeleitungskontakt mit einem Abschnitt der Atemkreisleitung steht.The invention relates to a breathing circuit device with a breathing circuit, a CO2 absorber (6) in the breathing circuit line and with a cooling device for cooling the respiratory gas after exiting the CO2 absorber. According to the invention, the cooling device has a heat pump with a compressor (33) for compressing a cooling medium, a condenser (30) which receives the compressed cooling medium, thereby dissipating heat to the environment, and having a heat sink (8), which receives the cooled cooling medium and is in thermal conduction contact with a portion of the breathing circuit line.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Atemkreislaufgerät mit einer Atemkreisleitung, einem CO2-Absorber in der Atemkreisleitung und mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung des Atemgases nach Austritt aus dem CO2-Absorber, wobei die Kühleinrichtung eine Wärmepumpe mit einem Kompressor zur Verdichtung eines Kühlmediums, einem Kondensator, der das verdichtete Kühlmedium aufnimmt, kühlt und dabei Wärme an die Umgebung abgibt, und mit einem Wärmetauscherkörper aufweist, der das gekühlte Kühlmedium aufnimmt und in Wärmeleitungskontakt mit einem Abschnitt der Atemkreisleitung steht.The present invention relates to a breathing circuit device with a breathing circuit, a CO 2 absorber in the breathing circuit line and with a cooling device for cooling the respiratory gas after exiting the CO 2 absorber, wherein the cooling device comprises a heat pump with a compressor for compressing a cooling medium, a condenser which receives the compressed cooling medium, cools and thereby releases heat to the environment, and having a heat exchanger body which receives the cooled cooling medium and is in thermal conduction contact with a portion of the breathing circuit line.

Bei Atemkreislaufgeräten muss das vom Geräteträger erzeugte und in die Atemkreisleitung ausgeatmete CO2 absorbiert werden, bevor das Atemgas wieder dem Geräteträger zugeführt wird. Dies geschieht durch CO2-Absorber in der Atemkreisleitung, die im Allgemeinen Atemkalk oder Alkali enthalten. In dem CO2-Absorber entsteht durch die chemische Reaktion mit dem CO2 Feuchtigkeit und Wärme (exothermische chemische Reaktion des CO2 mit dem Absorbermaterial). Dies führt zu einer entsprechenden Erwärmung und Befeuchtung der dem Geräteträger wieder zugeführten Einatemluft. Die so erwärmte und befeuchtete Atemluft bedeutet ein physiologisch schlecht verträgliches Atemklima. Im Stand der Technik wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um das Atemgas hinter dem CO2-Absorber zu kühlen und zu entfeuchten.In the case of breathing circuit devices, the CO 2 generated by the equipment wearer and exhaled into the breathing circuit must be absorbed before the breathing gas is returned to the equipment carrier. This is done by CO 2 absorbers in the breathing circuit, which generally contain soda lime or alkali. In the CO 2 absorber caused by the chemical reaction with the CO 2 moisture and heat (exothermic chemical reaction of CO 2 with the absorber material). This leads to a corresponding heating and humidification of the device carrier recirculated inhaled air. The thus heated and humidified breathing air means a physiologically poorly tolerated respiratory climate. Various techniques have been developed in the prior art to cool and dehumidify the respiratory gas downstream of the CO 2 absorber.

Bei heute gängigen Atemkreislaufgeräten wird Wassereis zur Kühlung verwendet. Dies ist hinsichtlich der Handhabung aufwendig, da zunächst ein Eisblock gebildet werden und dann kurz vor dem Einsatz des Atemkreislaufgerätes aus dem Gefrierschrank entnommen und in das Atemkreislaufgerät eingesetzt werden muss. Dazu ist es außerdem erforderlich, das Gerät zu öffnen. In today's common breathing circuit equipment water ice is used for cooling. This is complicated in terms of handling, since first an ice block are formed and then removed shortly before the use of the breathing circuit device from the freezer and must be inserted into the breathing circuit device. It is also necessary to open the device.

Alternativ zu der Kühlung durch Wassereis wird für die auf dem Markt befindlichen Atemkreislaufgeräte auch ein sogenannter Regenerationskühler verwendet, der anstelle des Wassereises einen Latentwärmespeicher einsetzt, der die Schmelzenergie zur Kühlung zur Verfügung stellt. Dieses Konzept ist in der Handhabung deutlich einfacher, da der Kühler immer wieder verwendet werden kann und einsatzbereit im Gerät gelagert ist. Allerdings ist die Kühlkapazität deutlich geringer weil das PCM (phase change material) bei gleichem Volumen eine niedrigere spezifische Kühlkapazität hat und keine niedrigen Atemgastemperaturen durch die über der Raumtemperatur liegende Schmelztemperatur des PCM erreicht werden kann. Beispiele für derartige gekühlte Atemkreislaufgeräte sind in DE 879 651 B und DE 928 690 B beschrieben.As an alternative to the cooling by water ice, a so-called regeneration cooler is used for the present on the market breathing circuit equipment, which uses a latent heat storage instead of the water ice, which provides the melting energy for cooling. This concept is much easier to use because the cooler can be used over and over again and is stored ready for use in the device. However, the cooling capacity is significantly lower because the PCM (phase change material) at the same volume has a lower specific cooling capacity and low breathing gas temperatures can not be achieved by the above-room temperature melting temperature of the PCM. Examples of such refrigerated breathing circuit devices are in DE 879 651 B and DE 928 690 B described.

Als weitere Alternative zur Kühlung in Atemkreislaufgeräten sind sogenannte Zeolithkühler bekannt, die durch Verdunstung von Wasser der Umgebung Wärme entziehen und die Feuchtigkeit in einem Zeolithen adsorbieren. Eine derartige Kühlvorrichtung zur Atemgaskühlung in einem Atemkreislaufgerät ist aus DE 40 29 084 A1 bekannt. Allerdings ist die Herstellung eines solchen wiederverwendbaren Zeolithkühlers technisch sehr aufwendig, weil der Zeolith unter Vakuum gelagert und die Dichtigkeit für eine sehr lange Zeit sichergestellt werden muss. Außerdem muss der wiederverwendbare Kühler aufwendig regeneriert werden. Dazu muss der Zeolith bei Temperaturen über 200°C entfeuchtet und das Wasser im Verdampfer kondensiert werden. Das ist für die Anwendung bei Atemschutzgeräten nicht praktikabel.As a further alternative to cooling in breathing circuit devices so-called zeolite coolers are known which extract heat by evaporation of water in the environment and adsorb the moisture in a zeolite. Such a cooling device for breathing gas cooling in a breathing circuit device is off DE 40 29 084 A1 known. However, the production of such a reusable zeolite cooler is technically very complicated, because the zeolite stored under vacuum and the tightness must be ensured for a very long time. In addition, the reusable cooler must be regenerated consuming. For this purpose, the zeolite must be dehumidified at temperatures above 200 ° C and the water is condensed in the evaporator. This is not practical for use with respiratory protective equipment.

Es sind ferner Zeolithkühler in einer verformbaren Verpackung bekannt, die als Kühlelemente so verformbar sind, dass sie in gutem Wärmeleitungskontakt an der Atemkreisleitung hinter dem CO2-Absorber anliegen können, wie in EP 2 374 509 A1 beschrieben. Diese sind prinzipiell als Einwegkühler herstellbar, so dass eine aufwändige Regenerierung vermieden werden kann. Das hat jedoch sehr hohe Gebrauchskosten zur Folge.There are also zeolite coolers in a deformable packaging are known, which are so deformable as cooling elements that they can rest in good heat conduction contact on the breathing circuit behind the CO 2 absorber, as in EP 2 374 509 A1 described. These can in principle be produced as disposable coolers, so that a complex regeneration can be avoided. However, this has very high usage costs.

Aus EP 2 374 509 A1 ist ein Atemkreislaufgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 bekannt. Der mit dem Wärmetauscherkörper in Kontakt stehende Bereich der Atemgasleitung ist ein Atembeutel.Out EP 2 374 509 A1 a breathing circuit device with the features of the preamble of claim 1 is known. The area of the breathing gas line which is in contact with the heat exchanger body is a breathing bag.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Atemkreislaufgerät mit verbesserter Atemgasleitung nach dem Austritt aus dem CO2-Absorber anzugeben.It is an object of the present invention to provide a breathing circuit device with improved breathing gas line after the exit from the CO 2 absorber.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.To solve this problem are the characterizing features of claim 1 in conjunction with the preamble. Advantageous embodiments of the invention are listed in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Wärmetauscherkörper in Wärmeleitungskontakt an einem Festkörper anliegt, dessen mit einer Vielzahl von Rippen versehener Innenraum von der zu kühlenden Atemluft durchströmt wird. Der als Festkörper ausgebildete Atemgaskörper gewährleistet, dass der Atemgaskörper, anders als ein Atembeutel, formstabil ist und daher ein vorhersagbarer Wärmetransport zu dem Wärmetauscherkörper stattfindet. Die Wärmepumpe weist einen beispielsweise elektrisch betriebenen Kompressor auf, der das Kühlmedium verdichtet und auf circa 40°C bis 75°C erhitzt, je nach Wärmeabfuhr an die Umgebung. Durch die Weiterleitung des verdichteten Kühlmediums an einen Kondensator kühlt sich das Kühlmedium ab und kondensiert dort. Der Kondensator steht mit der Umgebung in Wärmeaustauschverbindung und kann seine Wärme dort ableiten. Der Kondensator kann passiv durch Konvektion und Strahlung seine Wärme abgeben; alternativ kann die Konvektion durch den Einsatz eines kleinen Lüfters verstärkt werden. Hinter dem Kondensator wird das flüssige Kühlmedium an einen Wärmetauscherkörper (Verdampfer) weitergeleitet, der in thermischen Kontakt mit dem zu kühlenden Atemgas in der Atemkreisleitung steht. Das gekühlte Kühlmedium hat eine sehr niedrige Temperatur (beispielsweise –10°C bis +10°C). Der Wärmetauscher kühlt dabei das Atemgas auf eine Temperatur von circa 15°C herunter. Das Kühlmedium wird dabei verdampft und im Kreislauf wieder dem Kompressor zugeführt.According to the invention it is provided that the heat exchanger body rests in heat conduction contact on a solid, whose provided with a plurality of ribs interior is traversed by the breathing air to be cooled. The designed as a solid body breathing gas ensures that the breathing gas body, unlike a breathing bag, is dimensionally stable and therefore a predictable heat transfer takes place to the heat exchanger body. The heat pump has an example electrically operated compressor, which compresses the cooling medium and heated to about 40 ° C to 75 ° C, depending on the heat dissipation to the environment. By forwarding the compressed cooling medium to a condenser, the cooling medium cools down and condenses there. The condenser is in heat exchange communication with the environment and can dissipate its heat there. The condenser can passively release its heat through convection and radiation; Alternatively, convection can be enhanced by using a small fan. Behind the condenser, the liquid cooling medium is forwarded to a heat exchanger body (evaporator), which is in thermal contact with the respiratory gas to be cooled in the breathing circuit line. The cooled cooling medium has a very low temperature (e.g. -10 ° C to + 10 ° C). The heat exchanger cools the respiratory gas down to a temperature of about 15 ° C. The cooling medium is vaporized and recycled to the compressor.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Kühleinrichtung mit einem Ventilator versehen, der einen Luftstrom zur Ableitung von Wärme von dem Kondensator erzeugt.In an advantageous embodiment, the cooling device is provided with a fan which generates an air flow for dissipating heat from the condenser.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Kühleinrichtung mit Luftleitmitteln versehen sein, die eine thermische Konvektionsströmung, die aus der Umgebungsluft gespeist wird, bewirkt.In an advantageous embodiment, the cooling device may be provided with air guiding means, which causes a thermal convection flow, which is fed from the ambient air.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Kondensator mit Kühlschlangen zur Abgabe von Wärme an die Umgebung versehen.In an advantageous embodiment, the condenser is provided with cooling coils for the delivery of heat to the environment.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Steuereinrichtung vorhanden, die dazu eingerichtet ist, die Drehzahl des Kompressors auf einen vorgegebenen Wert einzustellen oder die Betriebszykluszeiten des Kompressors so zu takten, dass die Kühlleistung an den Kühlbedarf angepasst werden kann.In a preferred embodiment, a control device is provided which is adapted to set the speed of the compressor to a predetermined value or to clock the operating cycle times of the compressor so that the cooling capacity can be adapted to the cooling demand.

Vorzugsweise kann dazu ein Temperatursensor in der Atemkreisleitung eingebaut sein, der die Atemgastemperatur und die Steuereinrichtung meldet, die daraufhin den Betrieb des Kompressors dahingehend regelt, dass eine gewünschte Atemgastemperatur durch den Temperatursensor festgestellt wird.Preferably, a temperature sensor can be installed in the breathing circuit, which reports the breathing gas temperature and the control device, which then regulates the operation of the compressor so that a desired breathing gas temperature is detected by the temperature sensor.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei inThe invention will be described below with reference to an embodiment, wherein in

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Atemkreislaufgerätes gezeigt ist. 1 a schematic sectional view of a breathing circuit device is shown.

Die in 1 gezeigte erfindungsgemäße Atemkreislaufgerät 1 hat eine Atemkreisleitung, in der das Atemgas des Geräteträgers zirkuliert. In 1 ist die Eintrittsleitung 2 für das Atemgas 20 in die Kühleinrichtung und die Austrittsleitung 3 aus der Kühleinrichtung gezeigt. Das von dem Geräteträger ausgeatmete Atemgas 20 tritt durch die Eintrittsleitung 2 in einen CO2-Absorber 6 ein. In dem CO2-Absorber kommt es zu einer exothermen chemischen Reaktion, die CO2 aus dem Atemgas entfernt. Gleichzeitig sind die Temperatur und die Feuchtigkeit des aus dem CO2-Absorber austretenden gereinigten Atemgases 22 erhöht. Das Atemgas tritt danach in einen Atemgaskörper 13 ein, kondensiert zum Teil an der kälteren Körperwand und kühlt dabei ab. Im unteren Bereich des Atemgaskörpers 13 wird das Atemgas bei 22 umgelenkt und tritt einen kleinen Kanal 23 ein, der an eine Innenwand 24 und an eine Außenwand 16 angrenzt. Über die Außenwand 16 grenzt der Kanal 23 an einem Wärmetauscherkörper 8 an, der eine niedrigere Temperatur als das Atemgas hat. Dadurch wird der Taupunkt des gesättigten Atemgases unterschritten und ein Teil der Feuchtigkeit kondensiert an der Wand 16 aus. Außerdem wird über Konvektion der Atemgasstrom in dem Kanal 23 gekühlt. Das Atemgas 21 tritt dann aus der Austrittsleitung 3 gekühlt und entfeuchtet aus und wird über die Atemkreisleitung dem Geräteträger zum Einatmen zugeführt.In the 1 shown breathing circuit device according to the invention 1 has a breathing circuit, in which the respiratory gas of the equipment carrier circulates. In 1 is the entrance line 2 for the breathing gas 20 in the cooling device and the outlet line 3 shown from the cooling device. The exhaled by the equipment wearer breathing gas 20 enters through the entrance pipe 2 in a CO 2 absorber 6 one. In the CO 2 absorber there is an exothermic chemical reaction that removes CO 2 from the breathing gas. At the same time, the temperature and humidity of the purified breathing gas leaving the CO 2 absorber 22 elevated. The respiratory gas then enters a respiratory gas body 13 partially condenses on the colder body wall and cools down. In the lower part of the respiratory body 13 the breathing gas is added 22 diverted and enters a small channel 23 one, attached to an inner wall 24 and to an outside wall 16 borders. About the outer wall 16 borders the canal 23 on a heat exchanger body 8th on, which has a lower temperature than the breathing gas. As a result, the dew point of the saturated respiratory gas is exceeded and part of the moisture condenses on the wall 16 out. In addition, via convection the respiratory gas flow in the channel 23 cooled. The breathing gas 21 then exits the outlet line 3 cooled and dehumidified and is supplied via the breathing circuit to the gear tray for inhalation.

Der Wärmetauscherkörper 8 (Verdampfer) liegt von außen an dem Kanal 23 an und ist durch eine Isolierung 17 thermisch gegenüber der Umgebung isoliert, damit die Wärme dem Atemkreislauf und nicht der Umgebung entzogen wird. Dadurch wird auch eine Kondensatbildung auf der Außenseite des Wärmetauscherkörpers 8 verhindert. Der Wärmetauscherkörper 8 ist mit dem Kondensator 30 über einen Strömungswiderstand 29 verbunden und wird mit flüssigem und kaltem Kühlmedium versorgt, das in dem Wärmetauscherkörper 8 verdampft und den Atemkreislauf kühlt. Das verdampfte Kühlmittel wird vom Kompressor 33 angesaugt, komprimiert und in der Temperatur deutlich erhöht. Das heiße Kühlmedium wird dem Kondensator 30 zugeführt und wird dort von der Umgebungsluft heruntergekühlt, wobei es wieder kondensiert.The heat exchanger body 8th (Evaporator) is located on the outside of the channel 23 on and is through an insulation 17 thermally isolated from the environment so that the heat is removed from the breathing circuit and not the environment. This also causes condensation on the outside of the heat exchanger body 8th prevented. The heat exchanger body 8th is with the capacitor 30 via a flow resistance 29 connected and is supplied with liquid and cold cooling medium, which in the heat exchanger body 8th evaporates and cools the breathing circuit. The vaporized coolant is removed from the compressor 33 sucked, compressed and significantly increased in temperature. The hot cooling medium becomes the condenser 30 fed and is cooled down there by the ambient air, where it condenses again.

Der Kanal 23, durch den das Atemgas in Wärmeleitungskontakt mit dem Wärmetauscherkörper 8 strömt, wird durch den inneren Überdruck zur Umgebung ständig gegen den Wärmetauscherkörper 8 gedrückt, und zwar an dessen flexible Wand 15. Dadurch wird ein guter Wärmeübergang zwischen dem durch den Kanal 23 fließenden Atemgas und dem Wärmetauscherkörper 8 erzeugt.The channel 23 through which the breathing gas is in thermal conduction contact with the heat exchanger body 8th flows, is constantly due to the internal pressure to the environment against the heat exchanger body 8th pressed, on its flexible wall 15 , This will provide a good heat transfer between the through the channel 23 flowing breathing gas and the heat exchanger body 8th generated.

In dem Gehäuse 18 des Atemkreislaufgerätes 1 sind Federn 19 vorgesehen, die dafür sorgen, dass der Druck im Atemkreislauf gegenüber der Umgebung erhöht ist. Die Federkraft wird so ausgelegt, dass immer eine Mindestüberdruck von beispielsweise 4 mbar im System vorhanden ist. In dem Gehäuse 18 ist unten ferner eine Sauerstoffflasche 9 vorgesehen, aus der dem Atemgas im Atemgaskörper 13 Sauerstoff aus der Leitung 11 über ein Ventil 10 zugesetzt wird.In the case 18 of the breathing circuit device 1 are springs 19 provided that ensure that the pressure in the breathing circuit to the environment is increased. The spring force is designed so that there is always a minimum overpressure of, for example, 4 mbar in the system. In the case 18 below is also an oxygen cylinder 9 provided from the respiratory gas in the respiratory gas body 13 Oxygen from the pipe 11 via a valve 10 is added.

Das Atemkreislaufgerät mit einer elektrisch betriebenen Wärmepumpe hat den Vorteil, dass das Atemgas bedarfsgerecht gekühlt werden kann. Die Wärmepumpe braucht erst dann eingeschaltet zu werden, wenn das Atemgas von dem Absorber erwärmt und befeuchtet wurde. Die Wärmepumpe ist zum Beispiel in der Lage, das Atemgas auf eine Temperatur von 15°C herunterzukühlen, so dass der feuchte Anteil nur noch ca. 11 g Wasser per kg trockene Luft hat. Bei einer späteren Erwärmung auf dem Weg zum Geräteträger hat es dann bei einer Außentemperatur von 25°C eine relative Feuchte von ca. 50%, was genau in dem gewünschten, physiologisch komfortablen Bereich liegt.The breathing circuit device with an electrically operated heat pump has the advantage that the respiratory gas can be cooled as needed. The heat pump only needs to be switched on when the respiratory gas has been heated and humidified by the absorber. For example, the heat pump is able to cool down the breathing gas to a temperature of 15 ° C, so that the wet part only has about 11 g of water per kg of dry air. At a later warming on the way to the equipment wearer then it has at an outside temperature of 25 ° C, a relative humidity of about 50%, which is exactly in the desired, physiologically comfortable range.

Der Kompressor 33 hat zum Beispiel eine elektrische Leistung von 75 Watt, also benötigt er bei 24 Volt ca. 3 Ampere Strom. Unter normalen Umgebungstemperaturbedingungen erreicht er eine Kühlleistung von etwa 150 Watt im Atemkreislauf. Für einen Einsatz von 4 Stunden bedarf es daher einer Kapazität von mindestens 12 Amperestunden. Das Gewicht eines dafür geeigneten, kommerziell verfügbaren Akkus beträgt etwa 1,8 kg. Mit allen Komponenten wiegt die Kühleinrichtung ca. 3 kg. Dies ist gegenüber dem Eiskühler ca. 1 kg mehr, dafür ist aber die Kühlleistung auch deutlich größer, kann bedarfsgerecht eingesetzt werden und es werden physiologisch komfortable Atembedingungen erreicht.The compressor 33 For example, it has an electrical output of 75 watts, so at 24 volts it needs about 3 amps of current. Under normal ambient temperature conditions, it achieves a cooling capacity of about 150 watts in the breathing circuit. For a use of 4 hours, it therefore requires a capacity of at least 12 amp hours. The weight of a suitable, commercially available battery is about 1.8 kg. With all components, the cooling device weighs approx. 3 kg. This is about 1 kg more compared to the ice cooler, but the cooling capacity is also significantly larger, can be used as needed and it will be achieved physiologically comfortable breathing conditions.

Ein Atemkreislaufgerät mit Wärmepumpenkühlung erlaubt eine einfache Handhabung, und die Kühlleistung kann gezielt geregelt werden. Die Kühlung kann nach Bedarf eingeschaltet werden und steht ununterbrochen zur Verfügung, solange noch genügend elektrische Kapazität im Akkumulator vorhanden ist.A breathing circuit with heat pump cooling allows easy handling, and the cooling capacity can be controlled selectively. The cooling can be switched on as needed and is continuously available as long as there is still enough electrical capacity in the accumulator.

Die beschriebene Kühleinrichtung mit Wärmepumpe kann als komplettes Modul ausgebildet werden, das wahlweise an ein entsprechend ausgebildetes Atemkreislaufgerät angesetzt wird. Der Benutzer kann dann je nach seinen Bedürfnissen die Kühleinrichtung mit Wärmepumpe, eine PCM-Kühlung oder eine Eiskühlung einsetzen, wobei jeweils ein entsprechendes Modul als Kühleinrichtung eingesetzt werden muss.The described cooling device with heat pump can be designed as a complete module, which is optionally attached to a suitably designed breathing circuit device. The user can then depending on his needs, the cooling device with heat pump, a PCM cooling or ice cooling use, in each case a corresponding module must be used as a cooling device.

Für die Betrachtung der Wärmebilanzierung wird davon ausgegangen, dass die Wärme und Feuchte überwiegend im Atemkalkbehälter 6 produziert wird. Atemkalk und der Behälter werden dabei selbst erwärmt und geben einen Teil der Wärme in Form von Konvektion und Strahlung an die Umgebung wieder ab. Der anschließend angeordnete Atembeutel wird von dem aus dem CO2-Absorber austretenden und von CO2 gereinigtem Atemgas erwärmt (auf etwa 55°C bei 30°C Umgebungstemperatur), wobei die Feuchte gesättigt ist. Die Beutelwandung wird dadurch aufgeheizt und gibt dann über Strahlung und Konvektion Wärme an die Umgebung ab. Weil die Feuchte gesättigt und die Wandung des Atembeutels kühler ist, kondensiert an der Wandung Feuchtigkeit aus, die sich im Atembeutel sammelt. Will man diese passive Kühlwirkung des Atembeutels weiter verwenden, darf die aktive Kühleinrichtung erst hinter dem eigentlichen Atembeutel angeordnet sein.For the consideration of the heat balance it is assumed that the heat and humidity predominantly in the soda lime tank 6 is produced. In this process, soda lime and the container are heated themselves and release some of the heat in the form of convection and radiation to the environment. The subsequently arranged breathing bag is heated by the emerging from the CO 2 absorber and CO 2 purified breathing gas (to about 55 ° C at 30 ° C ambient temperature), wherein the moisture is saturated. The bag wall is thereby heated and then releases heat to the environment via radiation and convection. Because the moisture is saturated and the wall of the breathing bag is cooler, moisture condenses on the wall, which collects in the breathing bag. If you want to continue to use this passive cooling effect of the breathing bag, the active cooling device may be located only behind the actual breathing bag.

Berechnungen und Erfahrungen haben gezeigt, dass für den Wärmeübergang eine Kontaktfläche oder Austauschfläche von ca. 600 bis 900 cm2 erforderlich ist. Dabei ist der intensive Wärmeübergang überwiegend durch die Kondensationswärme an der Wand bestimmt und nicht durch die Konvektionswärme, die selbst einen schlechten Wärmeübergang aufgrund der niedrigen Strömungsgeschwindigkeit und des schlechten Wärmeübergangskoeffizienten der strömenden Luft besitzt. Deshalb ist die Dazwischenschaltung einer dünnen flexiblen Folie thermisch nicht relevant.Calculations and experience have shown that a contact surface or exchange surface of about 600 to 900 cm 2 is required for the heat transfer. In this case, the intense heat transfer is mainly determined by the heat of condensation on the wall and not by the convection heat, which itself has a poor heat transfer due to the low flow rate and the poor heat transfer coefficient of the flowing air. Therefore, the interposition of a thin flexible film is thermally not relevant.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
AtemkreislaufgerätBreathing circuit device
22
Eintrittsleitunginlet line
33
Austrittsleitungexit line
66
CO2-AbsorberCO 2 absorber
88th
Wärmetauscherkörperheat exchanger body
99
Sauerstofftankoxygen tank
1010
VentilValve
1111
Sauerstoffleitungoxygen line
1313
AtemgaskörperBreathing gas body
1616
Außenwandouter wall
1717
Isolierunginsulation
1818
Gehäusecasing
1919
Federnfeathers
2020
ausgeatmete Luftexhaled air
2121
gekühltes Atemgascooled breathing gas
2222
CO2-gefilterte LuftCO 2 filtered air
2323
Ausgangskanal des AtembeutelsExit channel of the breathing bag
2929
Strömungswiderstandflow resistance
3333
Kompressorcompressor

Claims (7)

Atemkreislaufgerät mit einer Atemkreisleitung, einem CO2-Absorber (6) in der Atemkreisleitung und mit einer Kühleinrichtung zur Kühlung des Atemgases nach Austritt aus dem CO2-Absorber, wobei die Kühleinrichtung eine Wärmepumpe mit einem Kompressor (33) zur Verdichtung eines Kühlmediums, einem Kondensator (30), der das verdichtete Kühlmedium aufnimmt, kühlt und dabei Wärme an die Umgebung abgibt, und mit einem Wärmetauscherkörper (8) aufweist, der das gekühlte Kühlmedium aufnimmt und in Wärmeleitungskontakt mit einem Abschnitt der Atemkreisleitung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscherkörper (8) in Wärmeleitungskontakt an einem Festkörper anliegt, dessen mit einer Vielzahl von Rippen versehener Innenraum von der zu kühlenden Atemluft durchströmt wird.Breathing circuit device with a breathing circuit, a CO 2 absorber ( 6 ) in the breathing circuit line and with a cooling device for cooling the respiratory gas after exiting the CO 2 absorber, wherein the cooling device is a heat pump with a compressor ( 33 ) for the compression of a cooling medium, a condenser ( 30 ), which receives the compressed cooling medium, cools and thereby releases heat to the environment, and with a heat exchanger body ( 8th ), which receives the cooled cooling medium and is in thermal conduction contact with a portion of the breathing circuit line, characterized in that the heat exchanger body ( 8th ) is applied in heat conduction contact to a solid, whose provided with a plurality of ribs Interior is flowed through by the air to be cooled breathing air. Atemkreislaufgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung mit einem Ventilator versehen ist, der einen Luftstrom zur Ableitung von Wärme von dem Kondensator (30) erzeugt.A breathing circuit device according to claim 1, characterized in that the cooling device is provided with a fan, which generates an air flow for the dissipation of heat from the condenser ( 30 ) generated. Atemkreislaufgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung mit Luftleitmitteln versehen ist, die eine thermische Konvektionsströmung aus der umgebenden Luft bewirkt.A breathing circuit device according to claim 1, characterized in that the cooling device is provided with air guiding means which effects a thermal convection flow from the surrounding air. Atemkreislaufgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (30) mit Kühlschlangen versehen ist, durch die das Kühlmedium zu Abgabe von Wärme an die Umgebung strömt.Breathing cycle device according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitor ( 30 ) is provided with cooling coils through which the cooling medium flows to give off heat to the environment. Atemkreislaufgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor die Temperatur in der Atemkreisleitung erfasst und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit verbunden ist, die die Leistung der Wärmepumpe zur Regelung der Temperatur in der Atemkreisleitung steuert.Breathing cycle device according to one of the preceding claims, characterized in that a temperature sensor detects the temperature in the breathing circuit line and is connected to a control and evaluation unit which controls the power of the heat pump for controlling the temperature in the breathing circuit line. Atemkreislaufgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit den Betrieb der Wärmepumpe entweder proportional über die Drehzahl oder intermittierend mit einer relativen Einschaltdauer in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur steuert.Respiratory circuit device according to claim 5, characterized in that the control and evaluation unit controls the operation of the heat pump either proportionally over the speed or intermittently with a duty cycle as a function of the measured temperature. Atemkreislaufgerät nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit die Wärmepumpe erst einschaltet, wenn die erfasste Temperatur in der Atemkreisleitung eine vorgegebene Schwelle überschreitet.Breathing cycle device according to one of claims 5 or 6, characterized in that the control and evaluation unit, the heat pump only turns on when the detected temperature in the breathing circuit exceeds a predetermined threshold.
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